市場應用背景
核心半導體設備國產化是解決“卡脖子”技術、保障國家戰(zhàn)略安全的關鍵。在政策與下游需求推動下，國產設備需求激增。半導體固晶機是封裝核心設備，其運動控制設備決定了高速高精度貼裝晶圓芯片的性能，對實現(xiàn)定位、對準、粘接等關鍵步驟至關重要。
本篇文章主要介紹超高速實時運動控制卡XPCIE1032H在高速半導體固晶機上的應用，可快速了解正運動技術XPCIE1032H超高速實時運動控制卡的使用。
傳統(tǒng)控制系統(tǒng)方案
傳統(tǒng)方案一(以PLC為核心)：
采用PLC+觸摸屏+工控機+機器視覺。其弊端在于運動控制與機器視覺調試需在PLC屏和PC屏間切換，操作繁瑣。且PLC受掃描周期限制，響應慢，與PC通訊數據交互速率低，導致設備整體產能較低。
傳統(tǒng)方案二（以運動控制卡為核心）：
采用PCI運動控制卡+工控機+機器視覺。運動控制卡集成于工控機內，通過高速PCI接口與視覺通訊，數據交互快，單屏調試簡便，顯著提升取晶固晶運動的速度與精度，最終實現(xiàn)更高UPH產能。
正運動技術解決方案
正運動技術方案以工控機+XPCIE1032超高速運動控制卡+機器視覺為核心，提升產能與穩(wěn)定性。
采用Windows實時內核技術，將運動控制、IO等處理置于CPU核內執(zhí)行，與PC機器視覺的命令下發(fā)和讀取通過CPU內存交互，交互速度比傳統(tǒng)PCI/PCIe運動控制卡快數十倍，比PLC網口數據交互快50-100倍+，相比傳統(tǒng)運動控制卡或者PLC方案，整體效率提升6%-20%+。
正運動高速半導體固晶機解決方案架構
1.16DI：連接原點和限位光電、傳感器、開關輸入等信號；
2.16DO：連接電磁閥吸取、破真空和視覺飛拍等信號；連接兩個相機；
3.EtherCAT接口：125us EtherCAT同步周期，連接固晶擺臂軸、固晶上下料、藍膜頂針軸、銀膠點膠軸、載帶基板送料軸以及其他共計12個伺服和步進軸；同時擴展EtherCAT IO模塊。
固晶機工藝運行原理
固晶機由取料、推料、點膠、擺臂、固晶平臺、藍膜頂針平臺、夾具及出料等機構組成，集成了高速精密定位、視覺定位與氣動吸取等光機電技術。核心控制步驟如下：
01.視覺定位:
識別晶圓芯片與載帶基板位置
02.點膠:
在載帶基板指定位置進行精確點涂銀膠
03.貼裝:
擺臂吸取晶圓芯片并精準放置于點膠位置
MotionRT750運動控制實時內核，獨占x86 CPU內核
XPCIE1032超高速運動控制卡搭載Windows實時內核MotionRT750，采用Windows非實時層+MotionRT750實時層的雙系統(tǒng)架構。實時層確保運動控制不受Windows波動/抖動影響，保障高精度與穩(wěn)定性；非實時層無縫對接VS/CAD/CAM等豐富Windows應用，極大提升開發(fā)調試效率。
指令交互周期快至us級
XPCIE1032超高速運動控制卡搭載Windows運動控制實時內核MotionRT750，直接利用PC中CPU/內存計算，大幅提升函數執(zhí)行效率與響應速度，從而顯著提高固晶機UPH產能。
通過C#、C++等語言的開發(fā)實測，結果顯示其通訊速度遠超傳統(tǒng)PCI/PCIE卡方案和PLC網口交互方案，整體產能提升明顯。
在相同測試環(huán)境下，經50次直線電機往復運動及1000次IO翻轉測試，MotionRT750方案控制周期比傳統(tǒng)PCI通信縮短約2500ms，效率提升超17.1%。
運動控制周期快至50us
XPCIE1032超高速實時運動控制卡搭載Windows實時內核MotionRT750，進行16軸或32軸EtherCAT總線控制時，其EtherCAT通訊同步周期可縮短至125μs，運動控制周期更可快達50μs，顯著提升EtherCAT通訊效率。
在固晶等精密運動控制應用中，能實現(xiàn)更快、更平穩(wěn)的運動軌跡規(guī)劃。相比傳統(tǒng)脈沖控制卡，其接線更簡潔，維護更便捷。
更穩(wěn)定、更安全、更可靠
工業(yè)自動化設備需滿足7*24小時連續(xù)運行要求，任何異常停機都將造成重大損失。XPCIE1032超高速運動控制卡搭載Windows運動控制實時內核MotionRT750，通過EtherCAT總線冗余與PC故障隔離技術，構建高可靠控制系統(tǒng)，無懼Windows藍屏影響，為工業(yè)生產提供穩(wěn)定、安全的保障。
EtherCAT總線冗余技術：
通訊鏈路故障自動切換，顯著降低由斷線導致的停機風險，32軸可快至125us穩(wěn)定運行。
PC級故障硬隔離：
無懼Windows藍屏影響，當Windows系統(tǒng)發(fā)生藍屏或崩潰時，MotionRT750實時內核仍可持續(xù)獨立運行，急停按鈕也可正常生效，保障工藝生產的安全。
正運動高速半導體固晶機工藝運行流程圖
方案應用優(yōu)勢總結
1.統(tǒng)一API，開發(fā)靈活：支持多種上位機語言開發(fā)，所有系列產品均可調用同一套API函數，讓用戶開發(fā)更靈活。
2.突破實時瓶頸，運行穩(wěn)定高效：徹底解決傳統(tǒng)PCI/PCIE卡在Windows環(huán)境下控制系統(tǒng)的非實時性問題，保障設備高效、穩(wěn)定運行。
3.極速響應，顯著提升產能：基于核內交互技術，指令響應達微秒級，較傳統(tǒng)PCI/PCIE方案快數十倍。實測UPH提升至單頭22K，雙頭43K，整體生產效率提升10%以上。
4.多通道飛拍，縮短周期：配備16路獨立硬件位置比較輸出，支持多工位視覺飛拍同步執(zhí)行，有效縮短機臺CT。
5.智能運動控制，動作流暢精準：集成SS曲線加減速、拱形運行及在線變速功能，實現(xiàn)“軟著陸”，確保取晶/固晶動作更流暢、柔和、精準。
硬件選型配置
1.6-64軸EtherCAT總線+脈沖可選，其中4路單端500KHz脈沖輸出，方便接脈沖驅動；
2.32軸EtherCAT同步周期125us，支持多卡聯(lián)動；
3.板載16點通用輸入，16點通用輸出，其中8路高速輸入和16路高速輸出；
4.支持PWM輸出、精準輸出、PSO硬件位置比較輸出、視覺飛拍等；
5.支持直線插補、圓弧插補、連續(xù)軌跡加工（速度前瞻）、高階SS曲線加減速；
6.支持電子凸輪、電子齒輪、位置鎖存、同步跟隨、虛擬軸、螺距補償等功能；
7.支持30+機械手模型正逆解模型算法，比如SCARA、Delta、UVW、4軸/5軸 RTCP...
為了幫助您更好地、更快速的開發(fā)和應用基于超高速實時運動控制卡XPCIE1032H開發(fā)的高速半導體固晶機解決方案，我們準備了詳細的說明文檔。進一步了解其使用方法、參數配置及實際應用案例，聯(lián)系電話400-089-8936。
正運動技術專注于運動控制技術研究和通用運動控制軟硬件產品的研發(fā)，是國家級高新技術企業(yè)。正運動技術匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅持自主創(chuàng)新的同時，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運動控制基礎技術的研究，是國內工控領域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國內少有、完整掌握運動控制核心技術和實時工控軟件平臺技術的企業(yè)。主要業(yè)務有：運動控制卡_運動控制器_EtherCAT運動控制卡_EtherCAT控制器_運動控制系統(tǒng)_視覺控制器__運動控制PLC_運動控制_機器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運動控制卡等等。
|
